중력은 힘이 아닌가?

웹스터는 특별히 힘 을 중력 상호 작용으로 정의합니다 (정의 4b). 우리 모두는 중력이 힘이라는 것을 고등학교에서 배웠습니다.

당국 간의 합의가 부족하다는 점을 감안할 때보다 교화적이고 논란이 적으며 똑같이 진실한 진술은 다음과 같습니다.

일반 상대성 이론에서 중력은 가상 힘.

고전 역학에서 가상의 힘은”실제 “힘으로 간주되지 않습니다. 그러나 상대 주의자조차도 아무도 “코리올리 힘은 힘이 아니다”라고 주장하지 않습니다.

중력이 힘 이냐 아니냐는 문제는 일반 상대성 이론과는 아무 관련이 없습니다. 관성력이 힘이라고 믿는다면 중력은 힘입니다. 관성력이 힘이 아니라고 믿는다면 중력은 힘이 아닙니다.

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• ” 가상 ” , ” 관성 ” , ” 명백한 ” 또는 ” 의사 ” . 힘으로서의 GR 중력 하에서는 가속 기준 틀에서 발생하는 명백한 힘 이 있습니다. 원심력은 ” 가상 힘 ” 이지만 참조 프레임이 다음과 같은 경우 유용한 구조가됩니다. 회전하는 자전거 타이어의 림 내부. 힘을 가상 으로 표시하는 것은 금지되거나 쓸모없는 개념이라는 의미가 아니라 선택한 참조 프레임의 인공물이라는 의미입니다.

GR에는 항상 로컬과 글로벌의 두 가지 관점이 있습니다. 로컬 관점에서, 당신은 한 지점의 주변을보고 자유 낙하 프레임을 만든 다음 모션은 중력을 보지 못하도록 일정한 속도로 완전히 직선으로 이루어집니다. 중력은 “힘”이 아닙니다. 즉, 입자 시공간 경로의 국부적 곡률에 일반적으로 공변 적으로 기여하지 않습니다.

전역 적 관점에서 들어오는 것을 볼 수 있습니다. 무한대의 입자가 필드에 의해 편향되고 입자가 편향되면 힘이 작용했다고 말합니다. 이 관점에서 모든 편향은 정의에 따라 힘입니다.

전역 관점은 양자 장 이론 또는 끈 이론에서 중력이 처리되는 방식입니다. 지역적 관점은 아인슈타인의 통찰이며 그가 그의 공개 발언에서 그것을 강조 할 것이라는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

답은 “힘에 대한 철학적 정의에 달려 있습니다. 로컬보기 또는 글로벌보기.”전 세계적 관점을 선호합니다. 더 양자 적이기 때문에 중력이 힘이라고 말하지만 다른 관점을 취하는 사람들도 가치가 있기 때문에 동의하지 않습니다.

글쎄요, 우리가 아인슈타인이 말한 것에 대해 이야기한다면, 아인슈타인이 GTR에서 중력장과 중력을 정의한 방식은 연결에 의해 주어집니다 , 구성 요소는 Christoffel 기호로 표시됩니다. $$ \ Gamma ^ {\ alpha} _ {\ mu \ nu} = \ frac {1} {2} g ^ {\ alpha \ beta} \ left [g _ {\ mu \ beta, \ alpha} + g _ {\ nu \ alpha, \ beta} -g _ {\ mu \ nu, \ beta} \ right] $$ 여기서 쉼표는 편미분을 나타내고 메트릭은 $ g _ {\ mu \ nu} $ 재생 중력 잠재력의 역할.

그러나 이것은 뉴턴 중력과는 상당히 다릅니다.

뉴턴 역학에서는 “실제”힘과 “관성”(일명 “)이 있습니다. 가상의 “) 힘, 차이는 관성 프레임을 채택하여 관성력을 사라지게 할 수 있다는 것입니다. 예를 들어 균일하게 회전하는 참조의 뉴턴 법칙 erence 프레임은 작용하는 물체의 질량에 비례하는 원심력 및 코리올리 힘을 도입하고 제거 할 수 있습니다. 이는 관성, 즉 회전하지 않는 프레임으로 변경됩니다.

즉, 관성력은 비관 성 기준 프레임 선택의 “오류”.

위의 정의에 따르면 중력은 관성력입니다. 뉴턴의 경우와 유사하게 기준 프레임을 변경하여 사라지도록 만들 수 있지만 큰 차이도 있습니다. 뉴턴 프레임 워크에서 관성 프레임은 전역 이므로 관성력이 사라집니다. em> 어디서나 . GTR에서는 더 이상 그렇지 않습니다. 일반적으로 로컬 관성 프레임 만 있으므로 로컬에서만 사라지게 할 수 있습니다.

주의 : 현대 일반 상대성 이론은이 정의를 채택하지 않습니다. 대부분 (예 : Misner, Thorne 및 Wheeler)은 의도적으로 “중력”또는 “중력장”을 식별하지 않습니다. 어떤 특정한 수학적 객체, 연결, 곡률 또는 다른 어떤 것도 포함하지 않습니다. 그러나 (MTW의 경우) 중력이 시공간 곡률이라고 말하는 것은 기술적으로 옳지 않습니다. 오히려 “모호하고 집단적인 방식으로 “이러한 모든 기하학적 구조에 적용됩니다.

중력은 힘이 아닙니다. -zero rest mass는 항상 시공간 매니 폴드에서 세계 선에 대한 4- 속도 탄젠트 벡터에 대해 0이 아닌 시간과 같은 구성 요소를 갖습니다. 즉, 얼마나 빨리 또는 느리게 이동하는지는 중요하지 않습니다. 공간을 통한 모든 것에 비해 시간 좌표는 그러한 것들에 대해 더 작거나 커 보일 수 있지만 0은 아닙니다. 질량이있는 한, 평평하거나 곡선 형 시공간에서 가속을하더라도 시간의 흐름을 멈출 수 없습니다.

시간에 멈출 수 없으므로 공간 시간 이 곡선 인 경우 지구와 같은 거대한 물체에 의해 곡선 된 시간 을 통과하는 움직임은 계속해서 부딪 히게됩니다. 실제 힘은 지구의 지각 입자 (그리고 의자 좌석, 집 바닥 등) 사이의 전자 기적 인력으로 인해 지구 중심까지 이동할 수 없습니다.

이 사실을 이해하는 데 도움이 된 좋은 책 (사용자 Calmarius의 “2013 년 7 월 18 일 12:31에있는 멋진 다이어그램)은 Stephen Hawking의 The Large Scale Structure of Spacetime ( Gravitation)입니다. by Misner, Thorne and Wheeler, Spacetime and Geometry by Carrol, Introduction to Smooth Manifolds by Lee, 그리고 토폴로지 및 차동 매니 폴드 과정에 참여 내 지역 대학에서.

Heck, Gravitation 의 덮개 를 보아라 . 적도에서 시작하는 사과 위를 기어 다니는 개미를 보여줍니다. 초기 접선 벡터는 사과의 적도에서 서로 완전히 평행 합니다. 앞으로 기어 갈 때 자신의 기준 프레임에서 방향을 절대 바꾸지 않습니다. 자신의 시간이 지나가는 것을 멈출 수 없습니까? 그들은 사과의 꼭대기에서 만납니다 . 힘이 들지 않고 사과의 곡선 표면을 통과하는 경로를 따라갔습니다. 마치 소위 “중력”이 그들을 끌어 당긴 것처럼 서로 부딪 혔습니다.

지금까지의 모든 실험에서 확인 되었기 때문에 중력에 대한 이러한 관점이 “힘”에 대한 관점보다 훨씬 더 정확하다고 생각합니다. 훨씬 더 정확합니다. 즉, 그들은 뉴턴의 “중력”을 폭로했습니다. 그런 것은 존재하지 않습니다. 또한 측정 정확도를 높이면 중력을 실제 힘과 같은 힘으로 이해하는 데 도움이되지 않지만 더 멀리 멀어집니다.그렇기 때문에 “”네 “”힘 “을 통합하는 것”은 수학적으로 말도 안되며 과학을 대중화하려는 절름발이 시도이거나 대부분의 물리학 자들은 실제로 약간의 수학을 배워야합니다. 나는 끈 이론과 모든 것을 알지 못합니다. 다른 “양자 중력”유행이 있지만, “네 가지 힘을 통합”한 결과로 나온다면 쓰레기통에 버려야하고 누군가가 수학 책을 치기 시작해야합니다.

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• 첫 번째 문장을 “로 변경하는 것이 좋습니다. 고전적인 아인슈타인 그림의 힘이 아닙니다 ” 또는 이와 유사한 것입니다. 이것은 좋은 대답입니다 (+1 BTW). 기하학 측면에서 중력은 지적으로 매우 만족 스럽지만 점점 더 내 관점이 ” 노인처럼 보인다는 것을 알게되었습니다. ‘의 관점 “. 우리가 지오 미터가 생각하는 것이 무엇이든, ‘이 세대의 물리학 자들 중 상당 부분이 ‘ 실제 힘을 생각한다는 사실을 무시할 수 없습니다. 평평하고 빈 배경에서 boson에 의해 중재됩니다. 저는 개인적으로 ” 빈 배경 “으로 철학적으로 어려움을 겪지 만 ‘ 믿지 않습니다. …
• …. 가능한 대안으로 힘의 관점을 언급하지 않고도 물리적 공동체가 생각하는 것에 대한 정확한 그림을 제공 할 수 있습니다. 실행 가능한 양자 중력 이론이 받아 들여질 때까지 ‘ 그 것인지 아닌지 ‘ 알지 못합니다. BTW 저는 개미가 서로 부딪친다는 문장이 정말 마음에 듭니다. ‘ 그것을 기억해야합니다.

GR 프레임 워크에서 중력은 두 번째 법칙이 아닌 “뉴턴의 첫 번째 법칙의 결과이기 때문에 실제로 힘이 아닙니다.

시공간의 각 지점에는 자체 속도 공간이 부착되어 있으며, 가속없이 신체가 움직인다는 의미를 정의 할 수 있도록 병렬 수송 (즉, 중력장이라고도 함)이 필요합니다.

임의의 2 차 시스템의보다 일반적인 설정 (즉, 뉴턴의 법칙을 잊어 버린 경우)에서 가속도 장의 공간은 아핀 구조를 전달합니다. 연결은 영점을 선택하는 한 가지 방법입니다. 힘의 추가 (또는 가속 장)의 개념을 가질 수 있도록 벡터 공간으로 만듭니다.이 관점에서 중력은 실제로 다른 것과 같은 힘이 될 것이지만, 초를 얻는 한 특별합니다. sen을 0이라고합니다.

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• 이것은 다시 로컬과 글로벌의 문제입니다.
• GR에 따르면 중력은 힘이 아니지만 거대한 물체는 스스로 붕괴됩니다. 그런 다음 원자 규모로 작용하는 약한 힘과 같은 새로운 수학적 치료법과 핵을 발명하여 질량이있는 입자가 함께 당겨지고 무너지는 것을 밀어 내야합니다. 해커와 추악 해집니다. 끔찍한 컨볼 루션 및 난독 화.

중력이 힘이라면 중력 시간이 없을 것입니다. 팽창.

그러면 중력이 모든 것을 아래로 당기는 힘이라고 가정 해 봅시다. 우리는 하단과 상단에 한 명의 관찰자가있는 타워가 있습니다.

상단의 관찰자는 두 방울 사이에 $ t $를 기다리는 두 개의 공을 떨어 뜨립니다. 최하위 관찰자는 두 낙하 사이에 $ t $의 동일한 시간 간격을 측정합니다.

그러나 실제로는 두 시간 사이에 차이가 있으며, 하단 관찰자는 팽창으로 인해 더 적은 시간을 측정합니다. 이 효과는 많은 실험 에서 확인되었습니다. 시간 확장을 위해서는 가속화하는 기준 프레임이 필요합니다.

시간 확장의 이유는 관찰자의 동시성 평면이 다른 관찰자를 자신의 시계 속도와 다른 속도로 스윕하기 때문입니다.

다음 차트에서 다음을 수행 할 수 있습니다. 가속하는 관찰자의 세계 선이 파란색으로 강조 표시됩니다 (정상적인 적절한 가속으로 가속). 방사형 선은 그의 시계에서 0.2 초, 0.4 초, …에서 동시성의 평면입니다. 다른 쌍곡선은 정지 상태로 남아있는 점의 세계 선입니다. 이 관찰자의 프레임에서 그들은 또한 가속되고 있지만 속도는 다릅니다. 빨간색 점은 각 지점의 시계가 1을 쳤을 때의 이벤트입니다.

파란색 관찰자의 시계가 1 초를 쳤을 때와 동시에 시계가 오른쪽에있는 점은 1 초 전에 지나갔고 왼쪽에있는 시계는 뒤쳐져 있습니다. 팽창하는 데 곡률이 필요하지 않고 가속 만하면됩니다.

요약하면 지구에 서있을 때 실제로 위쪽으로 가속하는 가속 기준 좌표계에 있고 중력은 자동차 나 기차에서 가속 할 때 느끼는 것과 동일한 힘인 가상의 힘입니다.

그러면 지구가 무너지지 않는 이유 왜냐하면 시공간이 구부러져 있기 때문입니다. 구부러져 서 관성 관측자들이 지구의 중심을 향해 떨어지고 있습니다. 하지만이 분야에서 “호버링”하는 우리는이 곡선 좌표계에서 위쪽으로 가속하고 있습니다.

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• 나는하지 않습니다 ‘ 여기에서 귀하의 논리를 따르지 마십시오. 등가 원리를 믿으면 중력 시간 팽창이 발생합니다. 하지만 ‘ 중력이 힘인지 여부에 대한 질문과 논리적으로 연결되는 방식을 알 수 없습니다.
• @BenCrowell 제 논리는 역장 대. 곡률. 둘 다 동등성 원칙을 충족합니다. 신비한 힘이 몸의 모든 입자를 움직이는 지 느낄 수 없습니다. 당신이 자유 낙하에있을 때 그것을 느낄 수없는 것처럼. 중력이 역장이고 지상에 서 있으면 힘이 서로를 상쇄하므로 가속하지 않습니다. 타워 꼭대기의 관찰자도 마찬가지입니다. 상대적인 움직임이 없으며 시계가 동기화됩니다. 그러나 실제로 시계는 동기화되지 않습니다. 따라서 가속 프레임에 있어야하며 중력은 가상의 힘일 수 있습니다.

중력은 힘. 떠나기 전에 다른 게시물을 통해 여기 사람들을 다시 깨달아야 할 것 같습니다.

중력과 전자기장을 시각화하는 방법은 다음과 같습니다.

• Imagine 좁은 공간을 수족관으로. 수족관 안에 잉크를 넣었습니다. 잉크가 짙을수록 중력이 더 커집니다. 이것은 빛이 이동하는 곡선 공간 / 경로의 시각화입니다. 질량이있는 입자에는 구형으로 분포 된 잉크가 주위에 있습니다. 반경이 d 인 구형 표면은 잉크의 양이 동일합니다. 모든 구형 표면의 면적은 제곱 거리에 비례하므로 모든 필드 힘은 공식에서 역 제곱 거리를 갖습니다. 잉크로 대량 충돌을 일으키고 밀도가 높은 잉크가있는 영역으로 이동하는 개체입니다. 질량이있는 입자가 많을수록 해당 영역의 잉크 / 필드 밀도가 높아집니다.

이것이 4 차원을 시각화하는 방법입니다.

이제 시작하겠습니다. 관성력을 설명하는 것입니다. 글로벌 기준 프레임을 선택하지 않으면 기준 프레임을 주관적으로 선택할 때 우주 / 글로벌의 모든 거대한 입자에서 잉크를 무시하고 로컬에만 개체를 포함합니다. 이것은 절대적인 기준 틀이 있다는 것을 의미하며, 우주의 모든 거대한 입자의 “잉크”/ 중력을 고려한 기준 틀입니다. 그러나 우리는이 수준의 면죄에 도달 할 수 없으므로 상대적으로 절대적입니다. 이것은 우리가 계산에서 중요한 질량만을 고려하고 작은 질량은 무시한다는 것을 의미합니다. 이것은 태양을 프레임으로 선택했을 때 일어나는 일입니다. 태양에서 너무 멀리 떨어져있는 다른 별과 은하의 잉크 / 중력의 작은 분포를 무시합니다. 오류를 포함하지만 여전히 매우 정확한 계산을 얻습니다.

가속 할 때, 질량이있는 경우 , 하나는 중력 / 장의 전체 분포와 상호 작용하여 하나를 초기 위치 (및 전체 시스템의이 초기 상태)로 끌어 당깁니다. 이것은 관성력의 원천입니다. 이것은 실제이며 참조 프레임 선택에 관계없이 . 기준 프레임 선택은 단순히 무시하고 계산 오류로 받아들이려는 전역 잉크의 양입니다. 전역 잉크가 너무 많으면 (지구의 질량, 태양의 질량) 관성 오류 및 컴퓨터에서 처리하십시오.

이것은 또한 쌍둥이 역설을 일관되게 추론하는 역학이기도합니다. 우주에서 질량이있는 모든 입자의 전체 참조 프레임에 대한 참조 프레임을 고정하면 한 형제가 “더 많이”움직이고 “더 적게”와 상호 작용하는 “더 많이”고정 된 것보다 “더 많은”잉크 / 중력과 상호 작용합니다. 중량. 쌍둥이 역설은 일관되게 추론되고 현재 논리적입니다 . 절대적으로 상대적인 것은이 기본 현상에 대해 추론 할 수 없습니다.

테스트 입자에 대한 중력 상태의 법칙과 함께 뉴턴의 제 2 법칙 $ m $ :

$ m_i \ frac {d ^ 2 \ vec {x}} {dt ^ 2} = G \ frac {m_g M} {r ^ 2} \ vec {e_r} $.

여기서 $ m_i $는 관성 질량이고 $ m_g $는 중력 질량입니다.실험에서 $ m_i = m_g $ (극한 정밀도까지)라는 것은 오랫동안 알려져 있지만 이것은 위의 방정식이 테스트 입자의 질량과 무관하다는 것을 의미합니다. 따라서 그 궤적은 질량 M에만 의존하여 중력을 생성합니다. 필드 “및 초기 조건. 따라서 동일한 초기 조건을 가진 모든 물체는 동일한 속도로 떨어집니다 (예전의 깃털 동전 실험).

이는 중력을 기하학적 속성으로 설명 할 수있는 가능성을 열어줍니다. 일반 상대성 이론에서 자유 낙하 입자의 궤적은 질량 M에 의해 생성 된 만곡 공간에서 측지 (자유 운동)입니다. 일반 상대성 이론에서는 중력장의 효과가 다음의 courvature를 통해 완전히 설명되기 때문에 중력이 필요하지 않습니다. 4 차원 공간 시간. 따라서 일반 상대성 이론에서는 고전적 의미에서 중력이 없습니다.

“일반 상대성 대 뉴턴 물리학”에 대한 마지막 요점 : 중력에 대한 뉴턴 운동 방정식과 표현은 정확히 낮은 에너지입니다. 일반 상대 론적 측지 방정식의 한계. 즉, 작은 질량 / 낮은 에너지에 대한 일반 상대성 표현을 불러 일으키면 뉴턴 물리학의 방정식을 얻게됩니다. 그런 의미에서 고전적인 중력은 훨씬 더 복잡한 중력 이론의 낮은 에너지 한계라고 말하고 싶습니다. 고전적인 중력은 중력의 모든 효과를 물리적 효과로 설명하는 데 적합하지 않습니다. 낮은 에너지 / 작은 질량에서 뉴턴 / 고전 물리학은 우리의 본성을 잘 설명하지만 더 높은 에너지에서는 우리의 본성 / 실험을 설명하기 위해 특수 및 일반 상대성이 필요합니다.

“실제로 중력이란 무엇인가”는 물리적 질문. 힘으로 설명하는 것은 (고전적인 물리적 의미에서) 우리가보고 측정하는 자연을 설명하는 데 적합하지 않습니다.

Einstien의 말이 맞습니다. 중력은 F = ma로 정의 된 힘이 아니지만 힘을 에너지의 결과로 정의하면 힘입니다.

에너지는 방정식 F =에 숨겨져 있습니다. 엄마 두번. Force에 한 번, 가속에 한 번. 이것이이 방정식에서 에너지가 표현되는 방식입니다. 운동이 관련되면 에너지가 관련됩니다.

그래서 아인슈타인은 중력을 유발하는 시공간 곡률에 대해 옳은가요? 모르겠지만 시공간 곡률이라면 시공간 곡률이 에너지를 생성 할 수 있어야합니다.

“힘”은 에너지가 질량에 작용 한 결과입니다. “질량” 중력은 질량의 무게로 정의됩니다. 중력은 에너지 또는 에너지 원입니다.

F = ma는 에너지 입력이 “a”이고 에너지 출력이 “F”입니다.

에너지가 방정식에서 나오면 에너지가 들어가야하고 에너지는 양쪽에 있어야합니다.

질량은 가속도 측면에서 에너지를 계산하는 데 사용되는 매개체이며 중력 가속도입니다. 이것은 “질량”을 계산하는 데 사용됩니다.

그러므로 중력으로부터 들어오는 에너지는 일정한 가속도로 표현됩니다. 에너지와 질량의 곱은 질량 무게를줍니다. 무게로 저장된 에너지는 다른 사람에게 전달 될 수 있습니다. 그러나 중력은 에너지를 질량에 넣을 수있는 것처럼 보입니다.

아인슈타인이 중력의 에너지를 다루지 않았다면 그는 그것을 이해하는 데 어려움을 겪었을 것입니다. 중력의 근원이 무엇이든 중력은 힘이 아니라 가속입니다. 힘은 가속에 의한 질량이며 중력은 가속에 불과합니다.

그것에 관한 것은 모든 질량이 같은 속도로 가속되며, 그 결과 엄청난 힘의 변화와 함께 항상 모든 것에 다른 힘을 생성합니다.

중력은 어떻게 일정하면서도 주어진 순간에 무한한 힘을 가할 수 있습니까? 중력은 힘이 아니라 힘을 생성하는 가속도입니다.

전자기장에서 동일한 동작이 관찰되고 중력의 많은 동작을 설명합니다. 중력의 장이 다르면 여전히 관련이 있습니다. 자이로 스코프 효과도 설명합니다. 금속 덩어리를 회전 시키면 원심력이 회전하는 금속의 외부와 내부에서 전하의 차이를 만듭니다. 충전 됨으로써 금속은 “중력장”과 정렬됩니다. 뭔가 다를 수 있지만 중력의 질량은 자기장에서 질량이하는 것과 매우 유사합니다.